JP2019155305A - 塗工装置および塗工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】長尺状の第１基材の後端部に対して長尺状の第２基材の先端部を接続してなる連続体を搬送経路に沿って搬送しながらノズルから塗工液を供給して連続体に塗工膜を形成する塗工装置において、基材接続時において連続体に形成された皺を高精度に検知する。【解決手段】搬送経路において塗工液供給位置と接続位置との間に位置する中間位置で搬送経路に沿って搬送される連続体に係合して支持する支持ローラと、支持ローラに支持された連続体の表面に沿って光ビームを照射する照射部と、連続体を挟んで照射部と対向して配置されて光ビームを受光する受光部と、受光部により受光される光ビームの受光量の変化に基づいて連続体での皺の発生を検知する皺検知部とを備えている。【選択図】図２

Description

この発明は、長尺状の第１基材の後端部に長尺状の第２基材の先端部を接続してなる連続体を搬送経路に沿って搬送しながらノズルから塗工液を供給して連続体に塗工膜を形成する塗工装置および塗工方法に関するものである。

塗工装置として、集電体として機能する金属などの導電体シートや表面に金属薄膜が形成された樹脂シートなどの長尺状の基材をロール・トゥ・ロール方式で所定の搬送経路に沿って搬送しながら基材に塗工膜を形成する装置が知られている。この塗工装置では、塗工膜の形成を連続的に行うために、例えば特許文献１に記載されているように、基材をロール状に巻回した原反を２個用意しておき、一方の原反における基材の残量が少なくなると、基材の供給源をもう一方の原反に切り替えている。この切替動作を実行するために、基材の切替機能を有する基材供給部が設けられている。基材供給部には、基材が巻かれた予備の原反が設けられている。そして、一の原反に巻かれた基材が当該一の原反から送り出されることによって基材の残量が減少すると、一の原反から送り出される基材と、予備の原反に巻かれた基材とを両面テープなどにより接続させて基材同士をつなぎ合わせた基材の連続体を形成して搬送させる。このことにより、基材供給部から供給される基材を、一の原反に巻かれた基材から、予備の原反に巻かれた基材に切り替え、基材を連続的に供給可能となっている。

特開２０１４−４６３０３号公報

上記したように２つの基材を接続する場合、後で詳述する図４Ｃに示すように一の原反から送り出される基材の後端部と、予備の原反から送り出される基材の先端部とを重畳させ、当該重畳領域で両面テープなどによる基材接続を行っている。この際に、２つの基材を接続した連続体に皺が入ることがある。特に、近年基材の薄膜化が進んでいる。例えばリチウムイオン二次電池のような電池用電極を製造するために銅箔を基材として用いる場合、基材の厚みは数ミクロン程度であり、２つの基材のつなぎ目（重畳領域）に皺が入り易くなっている。

ここで、皺が入ったまま連続体をノズルから塗工液が供給される塗工液供給位置に搬送すると、皺がノズルと干渉することがあり、連続体（基材）がノズルに巻き込まれて破断することがある。また、ノズルの先端部にダメージを与えてしまうこともある。したがって、このような問題が発生するのを防止するためには、２つの基材を接続して連続体を形成した際に２つの基材のつなぎ目（重畳領域）に入ってしまった皺を検知し、その検知情報に基づいてノズルを塗工液供給位置から退避させるのが好適である。

しかしながら、従来においては皺を高精度で検知するための具体的な技術は提供されておらず、オペレータによる目視観察に頼らざるを得なかった。つまり、オペレータの目でつなぎ目（重畳領域）を確認して、手動でノズルを塗工液供給位置から退避する一方、つなぎ目が塗工液供給位置を通り過ぎるのを確認した後、再接近させて塗工を再開していた。その結果、２４時間連続的に自動生産する工場では上記塗工装置を使用することができなかった。また、基材の連続搬送は継続されているため、オペレータによるマニュアル動作を伴う分だけ塗工ロスとなってしまい、これが生産効率の低下を招く要因のひとつとなっていた。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、長尺状の第１基材の後端部に対して長尺状の第２基材の先端部を接続してなる連続体を搬送経路に沿って搬送しながらノズルから塗工液を供給して前記連続体に塗工膜を形成する塗工装置において、基材接続時において連続体に形成された皺を高精度に検知することができる技術を提供することを目的とする。

この発明の一の態様は、長尺状の第１基材の後端部に対して長尺状の第２基材の先端部を接続位置で接続してなる連続体を搬送経路に沿って搬送しながら塗工液供給位置でノズルから塗工液を供給して連続体に塗工膜を形成する塗工装置であって、搬送経路において塗工液供給位置と接続位置との間に位置する中間位置で搬送経路に沿って搬送される連続体に係合して支持する支持ローラと、支持ローラに支持された連続体の表面に沿って光ビームを照射する照射部と、連続体を挟んで照射部と対向して配置されて光ビームを受光する受光部と、受光部により受光される光ビームの受光量の変化に基づいて連続体での皺の発生を検知する皺検知部とを備えることを特徴としている。

また、この発明の他の態様は、長尺状の第１基材の後端部に対して長尺状の第２基材の先端部を接続位置で接続してなる連続体を搬送経路に沿って搬送しながら塗工液供給位置でノズルから塗工液を供給して連続体に塗工膜を形成する塗工方法であって、搬送経路において塗工液供給位置と接続位置との間に配置された支持ローラに対して搬送経路に沿って搬送される連続体を係合させて支持する工程と、支持ローラに支持された連続体の表面に沿って光ビームを支持ローラの一方端部側から他方端部側に照射するとともに、支持ローラの他方端部側で光ビームを受光して光ビームの受光量を求める工程と、光ビームの受光量の変化に基づいて連続体での皺の発生を検知する工程とを備えることを特徴としている。

このように構成された発明では、第１基材の後端部に対して第２基材の先端部が接続位置で接続されて連続体が形成され、搬送経路に沿って搬送される。このように第１基材と第２基材とを接続した際に連続体に対して皺が発生することがある。そこで、搬送経路に沿って搬送される連続体を支持ローラで支持しながら連続体の表面に沿って光ビームを支持ローラの一方端部側から他方端部側に照射する。ここで、連続体に皺が存在するときには、光ビームの一部または全部が皺に遮光され、受光部での光ビームの受光量が減少して受光量が変化する。そこで、本発明では受光量の変化に基づいて皺を検知している。

以上のように、支持ローラに支持された連続体の表面に沿って光ビームを照射するとともに皺により光ビームの一部または全部が遮光されることによる光ビームの受光量の変化に基づいて連続体での皺の発生を検知している。したがって、連続体に形成された皺を高精度に検知することができる。

本発明にかかる塗工装置の第１実施形態を示す図である。 図１に示す塗工装置の部分拡大斜視図である。 図１に示す塗工装置の電気的構成を示すブロック図である。 巻出部での連続体の形成動作の第１ステップを模式的に示す図である。 巻出部での連続体の形成動作の第２ステップを模式的に示す図である。 巻出部での連続体の形成動作の第３ステップを模式的に示す図である。 巻出部での連続体の形成動作の第４ステップを模式的に示す図である。 本発明にかかる塗工装置の第２実施形態で採用された照射部の構成を示す模式図である。

図１は本発明にかかる塗工装置の第１実施形態を示す図である。また、図２は図１に示す塗工装置の部分拡大斜視図である。さらに、図３は図１に示す塗工装置の電気的構成を示すブロック図である。この塗工装置１００は、ロール・トゥ・ロール方式で搬送されるシート状の基材Ｓに対してペースト状塗工液を塗工する装置であり、例えばリチウムイオン二次電池のような電池用電極の製造に用いることのできるものである。以下の各図における方向を統一的に示すために、図１に示すようにＸＹＺ直交座標系を設定する。ここでＸＹ平面は水平面であり、Ｘ軸は基材Ｓの幅方向に延びる軸である一方、Ｙ軸はＸ軸と直交し、基材Ｓの搬送方向に延びる軸である。Ｚ軸は鉛直軸を表し、（−Ｚ）方向が鉛直下向き方向を表す。

この塗工装置１００は、塗工液を基材Ｓに供給して塗布する塗布部１を有している。この塗布部１は、塗布すべき塗工液を内部に貯留するタンク１１と、該タンク１１から供給される塗工液を吐出する１本のノズル１２とを備えている。ノズル１２はＸ方向に延設されており、Ｘ方向に延びる吐出口（図示省略）から塗工液を吐出可能となっている。このノズル１２は送液系１３を介してタンク１１と接続されている。送液系１３は図１に示すようにタンク１１とノズル１２との間を接続する配管１３１と、該配管１３１の途中に介挿されて配管１３１に塗工液を流通させるポンプ１３２とを有している。ポンプ１３２は、高粘度の塗工液を安定した流量で送出することのできるものであることが望ましい。このようなポンプとしては例えばねじポンプを用いることができ、例えば一軸ねじポンプの一種であるモーノポンプを好適に適用することができる。ポンプ１３２の動作は制御ユニット２により制御され、ノズル１２からの塗工液の吐出および吐出停止を切替可能となっている。

ノズル１２の吐出口と対向する位置に基材Ｓが搬送ユニット３により所定の搬送経路ＰＴに沿って送り込まれる。搬送ユニット３は基材Ｓを巻き出す巻出部３１を有している。巻出部３１では、長尺シート状の基材Ｓａをロール状に巻き取ってなる原反３１１ａと、長尺シート状の基材Ｓｂをロール状に巻き取ってなる原反３１１ｂが２個セットされている。そして、一方の原反３１１ａにおける基材Ｓａの残量が十分にある間、巻出部３１は原反３１１ａから基材Ｓａを上記基材Ｓとして巻き出す。また、原反３１１ａでの基材Ｓａの残量が少なくなると、他方の原反３１１ｂから基材Ｓｂを巻き出すとともに当該基材Ｓｂの先端部を原反３１１ａからの基材Ｓａの後端部と接続して連続体を形成し、これを上記基材Ｓとして連続的に塗布部１に向けて巻出可能となっている。なお、巻出部３１の構成および動作については後で詳述する。

搬送ユニット３は、巻出部３１から巻き出され、塗布部１を経由して搬送される基材Ｓを巻き取るために、複数の搬送ローラ３２ａ、３２ｂ、バックアップローラ３３および巻取ローラ３４を有している。すなわち、巻出部３１からの基材Ｓは搬送ローラ３２ａ、３２ｂを介してバックアップローラ３３に搬送され、バックアップローラ３３の表面に巻き掛けられる。また、バックアップローラ３３の表面を通過した基材Ｓは巻取ローラ３４に向けて搬送され、巻取ローラ３４により巻き取られる。なお、本実施形態では、バックアップローラ３３および巻取ローラ３４の間においては、基材Ｓは略平坦な姿勢を保って搬送されており、このときの基材Ｓの搬送方向Ｄｓは（＋Ｙ）方向である。

つまり、搬送ユニット３は、塗布対象物である基材Ｓを支持して保持する手段としての機能およびこれを搬送する手段としての機能を有する。搬送ユニット３はさらに、制御ユニット２からの制御指令に応じて、巻出部３１の各部を駆動する巻出駆動機構３５と巻取ローラ３４を回転駆動させる巻取駆動機構３６を有している（図３）。

このように搬送ユニット３により支持・搬送される基材Ｓの主面のうち、一方面がバックアップローラ３３に当接している部分の他方面に対向するように、ノズル１２が配置されている。言い換えれば、ノズル１２と対向配置されたバックアップローラ３３の表面に基材Ｓが巻き掛けられることで、基材Ｓがノズル１２と対向する。ノズル１２から吐出される塗工液が基材Ｓの表面に塗布される。基材Ｓが矢印Ｄｓ方向に搬送されることで、ノズル１２を基材Ｓに対して相対的に走査移動させながら塗工液を基材Ｓに塗布することができる。基材Ｓ表面のうち、裏面側がバックアップローラ３３に当接する領域にノズル１２を対向させた状態で塗工液を塗布することにより、所定の塗工液供給位置Ｐ２に位置決めされたノズル１２と基材表面とのギャップを安定に維持しながら塗布を行うことができる。また、本実施形態では、ノズル１２は上記塗工液供給位置Ｐ２と塗工液供給位置Ｐ２から反バックアップローラ側に離間した離間位置との間で移動可能に構成されるとともにノズル移動機構１４（図３）と接続されている。このノズル移動機構１４が制御ユニット２からの移動指令に応じて作動することでノズル１２は塗工液供給位置Ｐ２と離間位置に選択的に位置決めされる。

塗工液供給位置Ｐ２に位置決めされたノズル１２の吐出口から一定量で連続的に塗工液が吐出されると、基材Ｓの表面には塗工液によるウェット膜（図示省略）がＹ方向に延びて形成される。ここで例えば、集電体として機能する金属などの導電体シートを基材Ｓとして用い、塗工液として活物質材料を含むペーストを用いることにより、集電体層の表面に活物質層を積層してなる電池用電極を製造することが可能である。このような塗工液は一般に比較的高粘度であり、例えばせん断速度１０ｓ^-1における粘度が５０Ｐａ・ｓないし３００Ｐａ・ｓ程度のものを用いることができる。また、基材Ｓとしては、例えば樹脂シートの表面に金属薄膜が形成されたものであってもよい。

また、搬送ユニット３による基材Ｓの搬送方向Ｄｓにおいて、バックアップローラ３３よりも下流側であって巻取ローラ３４よりも上流側の位置に、硬化ユニット４が設けられている。硬化ユニット４は、その内部に通送される基材Ｓに形成されたウェット膜に対し例えば乾燥空気、熱風、赤外線等を供給することで塗工液の溶媒成分の揮発を促進し、ウェット膜を乾燥硬化させて塗工膜を形成する。塗工液が特定の電磁波に感応して硬化する材料を含むものである場合には、当該電磁波を塗工液に照射するように構成されてもよい。基材Ｓの搬送経路に沿った硬化ユニット４の長さは、塗工液の硬化時間に対応する。

このように塗工装置１００では、搬送経路ＰＴに沿って基材Ｓを搬送方向Ｄｓに搬送しつつ塗工膜を連続的に形成しながら、一方の原反３１１ａにおける基材Ｓａの残量が少なくなると、巻出部３１により基材Ｓａの後端部に他方の原反３１１ｂからの基材Ｓｂを接続してなる連続体を基材Ｓとして連続的に供給する。

この巻出部３１では、図１に示すように巻出ローラ３１２ａ、補助ローラ３１３ａ、巻出ローラ３１２ｂおよび補助ローラ３１３ｂが幅方向Ｘに延びる回動軸３１４ａを中心に等角度間隔（９０゜）で放射状に配置されるとともに、回動軸３１４ａまわりに回動自在に構成されており、ターレット機構３１４が構成されている。ターレット機構３１４の回動軸３１４ａは巻出駆動機構３５と接続され、巻出駆動機構３５によりターレット機構３１４が図１の紙面において反時計回りに回動されることによって後で図４Ａ〜４Ｄを参照しつつ詳述するように基材切替を行う。

また、基材切替を行う際には、残量が少なくなった原反３１１ａから基材Ｓａを切り離す切断動作と、原反３１１ａから切り離された基材Ｓａの後端部と原反３１１ａから巻き出された基材Ｓｂの先端部とを接続する接続動作とを実行する。そのために、本実施形態では切断機構３１５と押付機構３１６とが設けられている。

切断機構３１５は、幅方向Ｘに延設された回動軸３１５ａまわりに回動自在なアーム部材３１５ｂと、アーム部材３１５ｂの先端部に取り付けられたカッター部材３１５ｃとを有している。そして、切断機構３１５の回動軸３１５ａは巻出駆動機構３５と接続され、巻出駆動機構３５によりアーム部材３１５ｂが図１の紙面において時計回りに回動されることでカッター部材３１５ｃが待機位置（図１中の実線位置）から切断位置（図４Ｂの実線位置）に移動して基材Ｓａを切断する。

押付機構３１６は、幅方向Ｘに延設された回動軸３１６ａまわりに回動自在なアーム部材３１６ｂと、アーム部材３１６ｂの先端部に取り付けられた押付ローラ３１６ｃとを有している。そして、押付機構３１６の回動軸３１６ａは巻出駆動機構３５と接続され、巻出駆動機構３５によりアーム部材３１６ｂが図１の紙面において反時計回りに回動されることで押付ローラ３１６ｃが基材Ｓａの後端部を接続位置Ｐ１で原反３１１ｂに押し付ける。この押付タイミングで、予めオペレータにより基材Ｓｂの先端部の表面に貼り付けられた両面テープＴＰが押し付け位置に移動している。したがって、基材Ｓａの後端部と基材Ｓｂの先端部とが重なり合う重畳領域において、基材Ｓａの後端部と基材Ｓｂの先端部とが両面テープＴＰにより接続される（図４Ｃ参照）。

また、巻出部３１には、固定ローラ３１８ａ、テンションローラ３１８ｂおよび固定ローラ３１８ｃが設けられており、ターレット機構３１４から巻き出される基材Ｓを塗布部１に向けて搬出する。

このように構成された巻出部３１では、原反３１１ａでの基材Ｓａの残量低下に伴って基材Ｓａ、Ｓｂを接続して連続体を形成し、これを基材Ｓとして巻き出す。この基材接続時に基材Ｓａ、Ｓｂのつなぎ目（重畳領域）に皺が入ってしまうことがある。その理由を、図４Ａ〜図４Ｄを参照しつつ巻出部３１の動作を説明することで明らかにする。

図４Ａないし図４Ｄは巻出部での連続体の形成動作を模式的に示す図である。塗工装置１００では、図１に示すように塗布部１への基材Ｓの巻出を行う所定の基材巻出位置に位置決めされた原反３１１ａから基材Ｓａを基材Ｓとして巻出部３１から巻出し、搬送方向Ｄｓに基材Ｓを搬送しながら塗布部１による塗工液の供給および硬化ユニット４による乾燥硬化を行って塗工膜を基材Ｓに形成する。この基材Ｓａへの塗工処理を継続して行うことで原反３１１ａでの基材残量が減少していく。そこで、本実施形態では、制御ユニット２は基材残量が一定値に到達すると、基材Ｓに対する塗工処理を一定時間の間だけ継続しながら原反の切替動作を並行して行うことで連続体を形成し、これを基材Ｓとして巻き出す。

この原反の切替動作では、図４Ａに示すように、ターレット機構３１４が巻出駆動機構３５により反時計回りに約１６０゜回動して原反３１１ａを基材巻出位置から離間させるとともに原反３１１ｂを基材巻出位置に近づける。このような回動軸３１４ａを中心とする原反３１１ａ、３１１ｂの旋回動作に連動して巻出ローラ３１２ａ、３１２ｂを時計回りに回転させる。これにより、巻出ローラ３１２ｂ側では、原反３１１ｂが時計回りに回転し、その先端部Ｓｂｆ（図４Ｃ参照）が基材Ｓａに向けて巻き出される。一方、巻出ローラ３１２ａ側では、原反３１１ａから基材Ｓａが巻出されて補助ローラ３１３ａに巻き掛けられる。また基材Ｓａの巻出に連動して押付ローラ３１６ｃが基材巻出位置の近傍に位置する原反３１１ｂに向けて移動し、基材Ｓａを原反３１１ｂの先端部Ｓｂｆに押し遣り、基材Ｓａ、Ｓｂを重ね合せて重畳領域Ｒｓ（図４Ｃ参照）を形成する。この原反３１１ｂの先端部Ｓｂｆの表面には、予め両面テープＴＰが取り付けられている。したがって、図４Ａに示す状態から原反３１１ａ、３１１ｂの巻出しが進行すると、両面テープＴＰが押付ローラ３１６ｃの直下位置に送り込まれ、重畳領域Ｒｓで基材Ｓａ、Ｓｂを接続する。こうして２つの基材Ｓａ、Ｓｂが接続される位置が接続位置Ｐ１である。

このように接続位置Ｐ１での基材Ｓａ、Ｓｂの接続が完了すると、図４Ｂに示すように、カッター部材３１５ｃが待機位置（点線位置）から切断位置（実線位置）に移動して基材Ｓａを切断する。これにより基材Ｓａが原反３１１ａから切り離され、基材Ｓａの後端部Ｓａｒと基材Ｓｂの先端部Ｓｂｆとが重なり合っている領域、つまり重畳領域Ｒｓ（図４Ｃ参照）の範囲が確定する。一方、上記切り離しによって、それ以降においては原反３１１ａからの塗布部１への基材供給は停止される。また、上記基材供給の停止と入れ替わって、重畳領域Ｒｓに続いて基材Ｓｂが基材Ｓａと接続されて長尺帯状の連続体を形成し、基材Ｓとして塗布部１に向けて巻出可能となる。

上記のようにして基材Ｓａの切り離しが完了すると、図４Ｃに示すように、カッター部材３１５ｃが待機位置（実線位置）に戻る。また、重畳領域Ｒｓが押し付け位置を通過すると、押付ローラ３１６ｃも元の待機位置（実線位置）に戻る。さらに、ターレット機構３１４が巻出駆動機構３５により反時計回りに約２０゜回動して原反３１１ｂを基材巻出位置に移動させ、位置決めする。

このようにターレット機構３１４を１８０゜回動させる間に、基材Ｓａの後端部Ｓａｒと基材Ｓｂの先端部Ｓｂｆとの部分的な重ね合わせ動作、重畳領域Ｒｓに対する押付ローラ３１６ｃの押付動作ならびに基材Ｓａの切断動作を行っている。これらの動作が基材Ｓａ、Ｓｂに与えられるため、特に金属シートなどの薄膜材料で基材Ｓａ、Ｓｂが構成されている場合、例えば図４Ｃ中の部分拡大図に示すように重畳領域Ｒｓに皺Ｗが発生することがある。そして、皺Ｗが入った状態で基材Ｓが固定ローラ３１８ａ、テンションローラ３１８ｂおよび固定ローラ３１８ｃを介して巻出部３１から搬出され、さらに搬送ローラ３２ａ、３２ｂを介してバックアップローラ３３に搬送される（図４Ｄ参照）。したがって、ノズル１２が塗工液供給位置Ｐ２に位置した状態のまま、皺Ｗがバックアップローラ３３に搬送されてくると、ノズル１２と干渉して基材Ｓがノズル１２に巻き込まれて破断することがある。また、ノズル１２の先端部にダメージが与えられてしまうこともある。

そこで、本実施形態では、基材Ｓの搬送経路ＰＴにおいて接続位置Ｐ１と塗工液供給位置Ｐ２との中間に位置する中間位置Ｐ３で皺Ｗを光学的に検知している。より具体的には、搬送ローラ３２ａに基材（連続体）Ｓが巻き係合して支持された位置を中間位置Ｐ３とし、この中間位置Ｐ３において照射部５と受光部６とが基材Ｓを挟んで幅方向Ｘに対向配置されている。照射部５は搬送ローラ３２ａの一方端部３２ａ１の直上に配置された発光素子５１を有している。発光素子５１は搬送ローラ３２ａのローラ表面から所定の皺検知高さＨ（図４Ｃ参照）だけ鉛直上方（＋Ｚ）に離れた高さ位置で光ビームＬＢを幅方向Ｘに照射するように支持部材（図示省略）で固定されている。なお、皺検知高さＨは
Ｈ＞（基材Ｓａの厚み）＋（両面テープＴＰの厚み）＋（基材Ｓｂの厚み）
に設定されており、光ビームＬＢは基材（連続体）Ｓの表面に沿って進む。

また、受光部６は搬送ローラ３２ａの他方端部３２ａ２の直上に配置された受光素子６１を有している。受光素子６１は発光素子５１と対向して光ビームＬＢを受光するように配置されている。つまり、受光素子６１は搬送ローラ３２ａのローラ表面から所定の皺検知高さＨだけ鉛直上方（＋Ｚ）に離れた高さ位置で光ビームＬＢを受光するように支持部材（図示省略）で固定されている。したがって、図２中の１点鎖線で示すように、照射部５の発光素子５１から光ビームＬＢがバックアップローラ３３に巻き掛けられた基材Ｓの表面上を通過して受光部６の受光素子６１に入射されるように、発光素子５１および受光素子６１が固定配置されている。

そして、制御ユニット２からの指令に応じて照射部５は受光部６に向けて光ビームＬＢを照射する。一方、受光部６は照射部５から照射された光ビームＬＢを受光し、その受光量に対応する信号を制御ユニット２に出力する。そして、制御ユニット２は当該受光量の変化に基づいて皺検知を行う。

制御ユニット２は図３に示すようにＣＰＵ等により構成される演算処理部２１とプログラムなどを記憶する記憶部２２とを有している。演算処理部２１は記憶部２２に予め記憶されているプログラムにしがって装置各部を制御して基材Ｓへの塗工処理を行う。特に原反３１１ａでの基材残量が減少して基材Ｓａに基材Ｓｂを接続して長尺帯状の連続体を形成し、これを基材Ｓとして塗工処理を行う際には、受光部６により受光される光ビームＬＢの受光量の変化に基づいて基材（連続体）Ｓでの皺Ｗの発生を検知し、その検知結果に基づいてポンプ１３２の動作を制御して塗工液の供給と供給停止とを制御するとともにノズル移動機構１４を制御して皺Ｗが塗工液供給位置Ｐ２を通過する間だけノズル１２を塗工液供給位置Ｐ２から離間位置に移動させ、退避させる。このように、演算処理部２１は本発明の「皺検知部」、「供給制御部」および「ノズル位置制御部」として機能する。

以上のように、本実施形態では、照射部５および受光部６の組み合わせによって基材Ｓａの後端部Ｓａｒと基材Ｓｂの先端部Ｓｂｆとを接続してなる基材（連続体）Ｓに入った皺Ｗを中間位置Ｐ３で光学的かつ非接触状態で高精度に検知することができる。

また、皺Ｗの検知に基づいて皺Ｗがバックアップローラ３３のうちノズル１２の吐出口と対向する塗工液供給位置Ｐ２を通過する間だけノズル１２を離間位置に退避している。このため、ノズル１２が皺Ｗと干渉するのを確実に防止することができる。さらに、このような場合に、基材表面のうち皺Ｗが形成された領域への塗工液の供給が停止され、塗工液が無駄に消費されるのを防止することができる。

このように第１実施形態においては、基材Ｓａ、Ｓｂがそれぞれ本発明の「第１基材」および「第２基材」の一例に相当している。また、搬送ローラ３２ａが本発明の「支持ローラ」の一例に相当している。また、Ｚ方向が本発明の「直交方向」に相当している。

ところで、上記実施形態では、搬送ローラ（支持ローラ）３２ａに対して基材Ｓを係合させて皺Ｗの検知を行っているが、この皺検知では、基材Ｓが搬送ローラ３２ａの表面に密接していることが前提条件となる。というのも、搬送ローラ３２ａのローラ表面から基材Ｓが浮上すると、浮上部分で光ビームＬＢが遮光されてしまうからである。そこで、搬送ローラ３２ａのローラ表面からの基材Ｓの浮上を防止するために、搬送ローラ３２ａとして、基材Ｓと係合するローラ表面領域に溝が複数設けられたグルーブローラ、当該ローラ表面領域に吸着孔が複数設けられた吸着ローラまたは当該ローラ表面領域がゴム部材で覆われたゴムローラを用いるのが好適である。

また、上記実施形態では、発光素子５１および受光素子６１は支持部材により固定されている。したがって、搬送ローラ３２ａの偏芯が大きくなると、中間位置Ｐ３での鉛直方向Ｚにおける基材Ｓの表面高さも周期的に大きく変動し、その影響によって誤検知が発生する可能性がある。そこで、搬送ローラ３２ａの偏芯による影響を抑制するために、照射部５および受光部６を以下のように構成してもよい。以下、図５を参照しつつ本発明の第２実施形態について説明する。

図５は本発明にかかる塗工装置の第２実施形態で採用された照射部の構成を示す模式図である。この第２実施形態が第１実施形態と相違するのは、照射部５および受光部６の構成のみであり、その他の構成および動作は第１実施形態と同一である。したがって、以下のおいては相違点を中心に説明し、同一構成については同一符号を付して説明を省略する。

第１実施形態で採用された照射部５は発光素子５１を所定の高さ位置で支持部材（図示省略）により固定配置しているが、第２実施形態で採用された照射部５は発光素子５１の高さ位置を搬送ローラ３２ａの偏芯に応じて鉛直方向Ｚに変位させながら発光素子５１を保持する発光保持機構５２が設けられている。この発光保持機構５２は、図５に示すように、搬送ローラ３２ａの一方端部３２ａ１のローラ表面に係合しながら搬送ローラ３２ａに対して従動する回転する２つの回転ローラ５２１、５２１を有している。回転ローラ５２１、５２１はＹ方向に互いに離間しながら保持部材５２２により回転自在に軸支され、搬送ローラ３２ａの回転動作に追従して従動回転する。

保持部材５２２は図５に示すように回転ローラ５２１、５２１で挟み込むようにして発光素子５１を保持している。また、２本のバネ部材５２３、５２３によって搬送ローラ３２ａに向かう方向、つまり（−Ｚ）方向に付勢された状態で装置フレームＦＬに対して鉛直方向Ｚに移動自在に支持されている。このため、保持部材５２２で軸支した回転ローラ５２１、５２１がバネ部材５２３、５２３の付勢力で搬送ローラ３２ａのローラ表面を押し付けながら安定して当接する。

ここで、図５の（ａ）欄に示す偏芯状態から図５の（ｂ）欄に示す偏芯状態に移行する、つまり搬送ローラ３２ａの偏芯により搬送ローラ３２ａが鉛直上方、つまり（＋Ｚ）方向に変位する場合、バネ部材５２３、５２３のバネ力に抗いながら回転ローラ５２１、５２１、保持部材５２２ならびに発光素子５１は搬送ローラ３２ａとの相対的な位置関係を変動させることなく、一体的に上方に移動する。逆に、図５の（ｂ）欄に示す偏芯状態から図５の（ａ）欄に示す偏芯状態に移行する、つまり搬送ローラ３２ａの偏芯により搬送ローラ３２ａが鉛直下方、つまり（−Ｚ）方向に変位する場合、バネ部材５２３、５２３のバネ力により回転ローラ５２１、５２１、保持部材５２２ならびに発光素子５１は搬送ローラ３２ａとの相対的な位置関係を変動させることなく、一体的に下方に移動する。したがって、搬送ローラ３２ａの偏芯による影響を受けることなく、発光素子５１は搬送ローラ３２ａのローラ表面から所定の皺検知高さＨだけ鉛直上方（＋Ｚ）に離れた高さ位置で光ビームＬＢを幅方向Ｘに照射することができる。

また図示を省略するが、受光部６も上記発光保持機構５２と同様の構成を有する受光保持機構が設けられており、受光保持機構の保持部材により受光素子６１が保持されている。このため、搬送ローラ３２ａの偏芯による影響を受けることなく、受光素子６１も搬送ローラ３２ａのローラ表面から所定の皺検知高さＨだけ鉛直上方（＋Ｚ）に離れた高さ位置で光ビームＬＢを受光することができる。したがって、搬送ローラ３２ａの偏芯量が小さい場合はもちろんのことを比較的大きい場合であっても、常に光ビームＬＢを基材（連続体）Ｓの表面に沿って照射し、その受光量の変化に基づいて皺Ｗを安定的に、かつ高精度に検出することができる。

このように第２実施形態においては、発光保持機構５２の回転ローラ５２１、５２１が本発明の「発光側回転ローラ」の一例に相当し、受光保持機構の回転ローラが本発明の「受光側回転ローラ」の一例に相当している。また、鉛直方向Ｚが本発明の「直交方向」に相当している。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、巻出部３１の外側に配置された搬送ローラ３２ａに対応して照射部５および受光部６を設けて皺検知を行っているが、その他のローラ３１８ａ、３１８ｃ、３２ｂなどにに対応して照射部５および受光部６を設けて皺検知を行ってもよい。

また、上記実施形態では基材Ｓとして集電体となる金属膜を、塗工膜として活物質材料を用いて電池用電極を製造するが、この発明に適用対象となる基材および塗工膜（塗工液）の材料はこれに限定されず任意である。

この発明は、長尺状の第１基材の後端部に長尺状の第２基材の先端部を接続してなる連続体を搬送経路に沿って搬送しながらノズルから塗工液を供給して連続体に塗工膜を形成する塗工技術全般に適用可能である。

５…照射部
６…受光部
１２…ノズル
１４…ノズル移動機構
２１…演算処理部（皺検知部、供給制御部、ノズル位置制御部）
３２ａ…搬送ローラ（支持ローラ）
３２ａ１…（搬送ローラの）一方端部
３２ａ２…（搬送ローラの）他方端部
５１…発光素子
５２…発光保持機構
６１…受光素子
１００…塗工装置
３１１ａ，３１１ｂ…原反
５２１…（発光側）回転ローラ
５２２…（発光側）保持部材
ＬＢ…光ビーム
Ｐ１…接続位置
Ｐ２…塗工液供給位置
Ｐ３…中間位置
ＰＴ…搬送経路
Ｓ…基材（連続体）
Ｓａ…（第１）基材
Ｓａｒ…（第１基材の）後端部
Ｓｂ…（第２）基材
Ｓｂｆ…（第２基材の）先端部
Ｗ…皺
Ｚ…鉛直方向（直交方向）

また、基材切替を行う際には、残量が少なくなった原反３１１ａから基材Ｓａを切り離す切断動作と、原反３１１ａから切り離された基材Ｓａの後端部と原反３１１ｂから巻き出された基材Ｓｂの先端部とを接続する接続動作とを実行する。そのために、本実施形態では切断機構３１５と押付機構３１６とが設けられている。

Claims (7)

1. 長尺状の第１基材の後端部に対して長尺状の第２基材の先端部を接続位置で接続してなる連続体を搬送経路に沿って搬送しながら塗工液供給位置でノズルから塗工液を供給して前記連続体に塗工膜を形成する塗工装置であって、
   前記搬送経路において前記塗工液供給位置と前記接続位置との間に位置する中間位置で前記搬送経路に沿って搬送される前記連続体に係合して支持する支持ローラと、
   前記支持ローラに支持された前記連続体の表面に沿って光ビームを照射する照射部と、
   前記連続体を挟んで前記照射部と対向して配置されて前記光ビームを受光する受光部と、
   前記受光部により受光される前記光ビームの受光量の変化に基づいて前記連続体での皺の発生を検知する皺検知部と
   を備えることを特徴とすると塗工装置。
2. 請求項１に記載の塗工装置であって、
   前記照射部は、前記支持ローラの一方端部側から他方端部側に前記光ビームを発光する発光素子と、前記発光素子を保持しながら前記支持ローラの一方端部でローラ表面と係合して前記支持ローラの回転軸と直交する直交方向において前記ローラ表面から前記発光素子までの距離を皺検知高さに維持する発光保持機構とを有し、
   前記受光部は、前記光ビームを受光する受光素子と、前記受光素子を保持しながら前記支持ローラの他方端部で前記ローラ表面と係合して前記直交方向において前記ローラ表面から前記受光素子までの距離を前記皺検知高さに維持する受光保持機構とを有する塗工装置。
3. 請求項２に記載の塗工装置であって、
   前記発光保持機構は、前記支持ローラの前記一方端部の前記ローラ表面に係合しながら前記支持ローラに対して従動する回転する発光側回転ローラと、前記発光素子を保持するとともに前記発光側回転ローラを回転自在に支持しながら前記直交方向に移動自在に構成された発光側保持部材とを有し、
   前記受光保持機構は、前記支持ローラの前記他方端部の前記ローラ表面に係合しながら前記支持ローラに対して従動する回転する受光側回転ローラと、前記受光素子を保持するとともに前記受光側回転ローラを回転自在に支持しながら前記直交方向に移動自在に構成された受光側保持部材とを有する塗工装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の塗工装置であって、
   前記支持ローラは、前記連続体と係合するローラ表面領域に溝が複数設けられたグルーブローラ、前記ローラ表面領域に吸着孔が複数設けられた吸着ローラまたは前記ローラ表面領域がゴム部材で覆われたゴムローラである塗工装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の塗工装置であって、
   前記皺検知部により皺の発生が検知されたとき、前記皺が前記塗工液供給位置を通過する間、前記ノズルを前記塗工液供給位置から退避させるノズル位置制御部を備える塗工装置。
6. 請求項５に記載の塗工装置であって、
   前記ノズルが前記塗工液供給位置から退避される間、前記ノズルからの前記塗工液の供給を停止する供給制御部を備える塗工装置。
7. 長尺状の第１基材の後端部に対して長尺状の第２基材の先端部を接続位置で接続してなる連続体を搬送経路に沿って搬送しながら塗工液供給位置でノズルから塗工液を供給して前記連続体に塗工膜を形成する塗工方法であって、
   前記搬送経路において前記塗工液供給位置と前記接続位置との間に配置された支持ローラに対して前記搬送経路に沿って搬送される前記連続体を係合させて支持する工程と、
   前記支持ローラに支持された前記連続体の表面に沿って光ビームを前記支持ローラの一方端部側から他方端部側に照射するとともに、前記支持ローラの前記他方端部側で前記光ビームを受光して前記光ビームの受光量を求める工程と、
   前記光ビームの受光量の変化に基づいて前記連続体での皺の発生を検知する工程と
   を備えることを特徴とする塗工方法。

Images